Роторный двигатель внутреннего сгорания

 

Использование: в области транспортной техники, а именно в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: двигатель состоит из двух тарельчатых дисков, образующих замкнутую герметичную полость, внутри которой сформированы блок поршня с цилиндром, образующие одну рабочую и две дополнительные камеры, одна из которых используется для выхода отработанных газов, а другая для поступления воздуха. Блоки попеременно соединяются с корпусом или рабочим колесом через вращающийся рычажный механизм, имеющий сцепление, синхронизирующую муфту, систему регулирования автоматической подачи топлива, электрические датчики. Двигатель может аккумулировать и использовать энергию холостого хода. Вне герметичной полости установлены вращающиеся топливоподготовительные блоки, которые осуществляют прием топлива низкого давления, повышение давления, прием воздуха и смешивание его с топливом и подачу смеси в рабочий цилиндр через форсунку. 6 з.п.ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области транспортной техники; автомобильной и тракторной, преимущественно к роторным двигателям внутреннего сгорания в трансмиссии.

Наибольшее распространение получили механические трансмиссии от двигателя внутреннего сгорания через сцепление к коробке передач, через редуктор, раздаточные коробки, дифференциалы к двигателю. В каждой передаче расходуется энергия двигателя, усложняется управление. Поэтому изобретение относится к области машиностроения и двигателестроения транспортных средств, изменяющих трансмиссию.

Поставленная цель достигается тем, что для упрощения трансмиссии с исключением из нее коробки передач, дифференциалов, карданных и цепных передач, а при малых скоростях и рулевого управления, роторные двигатели внутреннего сгорания устанавливаются непосредственно в движителях транспортных средств, например в дисках колес, несущих в себе все элементы трансмиссии.

Известен двигатель внутреннего сгорания (Патент Японии N 62.174.538, 1931) с вращающимися поршнями, установленными на кольцах, которые поверхностью кольца через рычаг сообщаются с коленчатым валом. Камеры сжатия образуются шиберами. Этот двигатель обладает высокой выходной мощностью при малых габаритах, но уплотнение шиберов и их управление усложняют двигатель, конструкция не обладает гибкостью и многоплановостью управления.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, ротор постоянной скорости вращения, снабженный цилиндрами и ротор переменной скорости вращения, снабженный поршнями, причем цилиндры и поршни выполненные в виде участков тора и газораспределительное зеркало снабжено по окружности впускными и выпускными каналами и механизмом периодического изменения скорости вращения одного из роторов. Преимуществом двигателя является возможность получения высокой степени сжатия при исполнении цилиндров и поршней в виде участков тора, но механизм газораспределительного зеркала снижает рабочий объем двигателя и требует сложного механизма изменения скорости поршня.

Цель изобретения - повышение выходной мощности за счет увеличения рабочего хода и упрощение трансмиссии транспортного средства. Для упрощения рабочей камеры роль шиберов выполняют днища цилиндров, а скользящие элементы с рычагами, сообщающиеся с рабочим валом, вынесены за пределы герметичных камер на внешний диаметр двигателя, уменьшающих их нагрузку. Механизм газораспределения вынесен за пределы цилиндров поршней.

Поставленная цель достигается тем, что двигатель состоит из двух тарельчатых дисков, образующих замкнутую герметичную полость, вращающихся друг за другом на двух опорных втулках, с формированием внутри каждого тарельчатого диска ротора из опорной втулки тарельчатого диска, герметизированной лопатки над ней по всей ширине герметизированной полости и кольцевого блока, посаженного серединой на лопатку с одной стороны цилиндра и с другой стороны поршня с постоянно взаимовходящими друг в друга от обеих дисков на одной оси окружности для создания между ними рабочей камеры, а между лопатками для создания дополнительных камер : одной для выхлопа отработанных газов при сжатии между лопатками, другой для поступления воздуха при расширении между лопатками в моменты полного выхода поршня из цилиндра, для движения воздуха и газа через выполненные боковые кольцевые окна тарельчатых дисков под серединой цилиндров, например в верхней части дополнительной камеры, для выхода отработанных газов, а под серединой поршней в нижней части дополнительной камеры - для поступления воздуха через прижимающиеся к окнам с обеих сторон коллекторов, объединенных через полый вал с обратными впускными и выхлопными клапанами на боковых пластинах корпуса через отверстия, которые совпадают с кольцевыми окнами тарельчатых дисков в момент остановки одного из тарельчатых дисков рычажным механизмом, установленным вдоль оси двигателя на внешнем ободе каждого диска и вращающимся в одной окружности, совпадающей с осью двигателя с выполнением на одном конце рычажного механизма синхронизирующей муфты, соединяющейся зубчатым колесом через сцепление с зубчатым рабочим колесом. На другом конце расположен рычаг, одно плечо которого воздействует на сцепление, а другое плечо в фиксированных позициях соединяется с корпусом для их остановки запоминающим устройством, например выполненным в виде кольцевой канавки, соосной оси вращения двигателя в двух уровнях в диске корпуса с контролирующим рабочий цикл устройством, например, в виде штоков. На первом уровне рычажный механизм поджимает синхронизирующую муфту к зубчатому рабочему колесу через сцепление, соединяя тарельчатый диск с рабочим колесом. На втором уровне тарельчатый диск переключается для остановки к корпусу кулачком рычага выбора направления вращения за счет запаса энергии, например сжатой пружиной, после окончания сжатия воздуха в рабочей камере перед началом рабочего хода, что контролируется устройством подпружиненных штоков двухстороннего действия, расположенных, например, в продолжении канавки первого уровня для одновременного использования их в осуществлении реверса, холостого вращения и остановки двигателя переводом в нейтральное положение рычаг выбора направления вращения, например пневмоцилиндрами, управляемыми электромагнитными кранами. Каждая синхронизирующая муфта, ведущая рабочее колесо при рабочем ходе и ведомая при сжатии воздуха в рабочем цилиндре, выполнена с двухсторонним амортизатором со свободой колебания около 90о. На этом же конце рычажного механизма вместе с синхронизирующей муфтой выполнен двухсторонний поворотный кран с переменой площадью открытия топливоподводящего канала низкого давления от полного закрытия в среднем положении к полному открытию в конце поворота крана. Величина открытия в обеих поворотах зависит от угла поворота синхронизирующей муфты, а уровень поворота синхронизирующей муфты зависит от нагрузки на двигатель. При отсутствии нагрузки кран будет перекрываться автоматически. Такое регулирование равноценно действию дифференциала трансмиссии и постоянного поддержания скорости автоматически на одной ступени скорости. Изготовление нескольких каналов позволяет иметь ступенчатое изменение скорости с числом ступеней, равным числу каналов.

Далее от крана топливо подается на топливоподготовительный блок, расположенный на внешней цилиндрической части тарельчатого диска над рабочим цилиндром с выходом нагревательной свечи и форсунки к рабочей камере. В топливоподготовительном блоке выполнен приемный цилиндр с подпружиненным свободным поршнем, где полость приемного цилиндра через обратный клапан в днище цилиндра высокого давления соединяется с полостью высокого давления и с каналом на форсунку, снабженную иглой с золотниковым краном в виде боковой стенки цилиндра иглы, закрывающей подачу топлива. В днище полости приемного цилиндра выполнен также обратный клапан, соединяющий полость с воздухом, используемого для разжижения топлива, для чего прижимающая пружина обратного клапана в днище полости цилиндра низкого давления выполнена с большим усилием сжатия, чем пружина обратного клапана в днище полости высокого давления.

Из верхней части полости цилиндра высокого давления выполнен канал для воздуха, соединяющийся с каналом для топлива от нижней части полости цилиндра высокого давления к форсунке, выходящей нижней кромкой к регулировочному винту подачи топлива к форсунке.

Поршень высокого давления с пружиной возврата сообщается через пружину с выполненным промежуточным толкателем, на который периодически нажимает толкатель набегающего другого тарельчатого диска в момент окончания сжатия воздуха в рабочем цилиндре. Для фиксации окончания сжатия промежуточного толкателя выполнена защелка в виде храповика. Для отключения храповика из зацепления на штоке главного поршня выполнен кулачок, воздействующий на храповик после окончания впрыска топлива со смесью воздуха. Шток поршня иглы гибким поводком соединяется рычагом храповика для поднятия иглы в конце сжатия через электромагнитную зону задержки в виде электромагнита, включаемого вначале для задержки открытия иглы в начале рабочего хода и включаемого потом в процессе рабочего хода для точности регулирования расхода топлива. При возвращении поршня высокого давления пружиной вначале открывается обратный клапан днища цилиндра высокого давления и всасывается набранное топливо из полости приемного цилиндра, затем открывается обратный клапан всасывания воздуха. Выполнение совместного впрыска топлива и воздуха способствует распылению смеси для лучшего горения, а также очищению форсунки и самой рабочей камеры и позволяет использовать низкие сорта топлива.

Подача топлива к двухстороннему поворотному крану выполняется по наружной части тарельчатого диска к канавкам внутренней цилиндрической поверхности обеих опорных втулок, совпадающим по средине канавок с отверстиями канала вала, выполненных на одной прямой, параллельной оси вала, во время их остановки и начала их движения в обе стороны вращения в пределах углового поворота поршня в цилиндре во время рабочего хода.

Аналогично выполняются воздушные каналы от камеры сгорания по стенке тарельчатого диска к канавкам опорных втулок через отверстие канала вала, подводящее воздух к каналам низкого давления или высокого давления.

Далее от электромагнитного крана низкого давления сжатый воздух подается к преобразователю низкого давления в высокое и через обратный клапан воздух высокого давления поступает в аккумулятор высокого давления, от которого электромагнитным краном высокого давления может подаваться в рабочую камеру двигателя для его работы.

Автоматическое управление электромагнитными кранами низкого и высокого давления производится электрическим датчиком, подвижный элемент которого выполнен на рычаге синхронизирующей муфты в виде сегмента на наружной части окружности которого изготовлены зубцы, выполненные с переменной шириной, начиная от середины, например с уменьшением ширины, чем больше будет отклонена синхронизирующая муфта, тем больше количество зубцов пройдет через датчик во время нагрузки. Датчики располагаются по окружности с двух сторон от начала рабочего хода на корпусе двигателя на пути движения элемента датчика в момент наибольшей нагрузки. С электрического датчика можно снимать сигнал на компьютер о скорости движения, пройденного пути, расхода топлива. Использовать компьютер для запрограммированного движения с использованием, например, пневмосистемы, управляемой электромагнитами. Один электромагнитный кран подает сжатый воздух при холостом ходе двигателя к преобразователю низкого давления воздуха в высокое давление. Другой электромагнитный кран подает воздух высокого давления от аккумулятора к двигателю для его запуска или работы его мотором. Два электромагнитных крана выбирают направление вращения двигателя через поршни, цилиндры которых воздействуют на рычаг выбора направления вращения. И еще один электромагнитный кран используется для подачи воздуха в цилиндр, поршень которого переводит рычаг выбора направления вращения в нейтральное положение и производит остановку и подготовку в пуску двигателя.

С помощью выбора направления вращения и скорости двигателей можно производить повороты многоколейного транспортного средства и даже развороты их на месте.

Для передачи момента вращения от синхронизирующей муфты рычажного механизма к зубчатому рабочему колесу выполнено сцепление на конических поверхностях наружной синхронизирующей муфты и внутренней зубчатого колеса в виде шариков, расположенных по окружности наружного конуса синхронизирующей муфты, закладываемых каждый в свое сферическое углубление и удерживаемых от выпадения сепаратором, на внутреннюю поверхность, выполненную с кольцевыми волнами с полупериодом, равным расстоянию между кольцами шариков, надевается конусный чехол из амортизационного материала с наружной поверхностью, покрытой фрикционным материалом, а с внутренней стороны - антифрикционным покрытием или смазкой.

Высота кольцевых волн выполняется больше на величину углубления шарика при передаче усилия.

Двигатель несет в себе все элементы трансмиссии при установке его в движителе транспортного средства. Производятся реверс двигателя и холостое вращение двигателя переводом рычага выбора направления вращения. Роль дифференциала выполняет автоматическая подача или закрытие топлива в зависимости от нагрузки. Может осуществляться ступенчатое регулирование скорости. Может изменяться направление движения изменением вращения двигателей в одной колее или полный разворот на месте. Кроме того, двигатель позволяет аккумулировать энергию холостого хода транспортного средства. Двигатель приспособлен к управлению компьютером.

Таким образом, заявляемая трансмиссия соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области механики не позволяют выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенное отличие".

Таким образом, заявленный двигатель соответствует критерию "новизна", а сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволили выявить в них признаки, отличающее заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен двигатель, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг.3 - механизм управления и контроля тарельчатых дисков с поршневыми блоками для остановки перед сжатием, окончания сжатия, начала рабочего хода, реверса двигателя и подготовки к остановке двигателя; на фиг.4 - топливоподготовительный блок, осуществляющий прием топлива низкого давления, повышения давления перед впрыском, плавность впрыска во время рабочего хода, дополнительного приема воздуха, смешивание его с топливом, регулирование подъема и опускания иглы форсунки дополнительной регулируемой электромагнитной зоной задержки; на фиг. 5 - синхронизирующая муфта, осуществляющая плавное включение рабочего хода на рабочее колесо; на фиг. 6 - двухсторонний кран автоматического регулирования подачи топлива и элемент датчика автоматического управления аккумулированием энергии, позволяющим снимать параметры движения; на фиг.7 и 8 - уплотнение в сборе с его элементами; на фиг.9 - пневматические устройства, обслуживающие двигатель для аккумулирования воздуха, запуска двигателя и его остановки; на фиг.10 - конусная муфта, разрез.

В двигателе на неподвижном полом валу 1 втулка 2, лопатка 3, поршень 4, цилиндр 5, образуют, например, левый тарельчатый диск ротора цилиндра с поршнем, а втулка 6, лопатка 7, поршень 8, цилиндр 9 - правый тарельчатый диск ротора цилиндра с поршнем.

При взаимном вхождении поршня 4 в цилиндр 9 образуются рабочая 10 и дополнительная 11 камеры для подготовки и выхода отработанных газов и дополнительная камера 12 для подготовки и поступления воздуха. В боковой стенке каждого тарельчатого диска на радиусе к середине поршня и в верхней части вспомогательной камеры 11 выполнено окно 13 в виде части кольца для выхода отработанных газов на угловой величине, меньшей, чем угловая величина вхождения поршня в цилиндр. В дополнительной камере 12 на радиусе к середине цилиндра в нижней части камеры выполнено окно 14, аналогичное по размерам окну 13, для поступления воздуха. В правом тарельчатом диске, ориентированном аналогично по отношению к поршню, выполнено окно 15 для поступления воздуха и, ориентированное аналогично по отношению к поршню, выполнено окно 16 для выхода отработанных газов. К окнам прижаты неподвижные диски корпуса и вала левый 17 и правый 18 для крепления к ним коллекторов, всасывающего коллектора 19 с обратным клапаном 20, с предклапанной полостью 21, сохраняющего повышенное давление воздуха, и выхлопного коллектора 22 с обратным клапаном 23 с предклапанной полостью 24, сохраняющей разреженность.

С одной стороны тарельчатых дисков на неподвижном валу 1 на подшипнике 25 может вращаться рабочее зубчатое колесо 26. С другой стороны тарельчатых дисков к диску корпуса и вала закреплен наружный диск 27, в котором выполнен механизм управления блоками поршней с цилиндрами в тарельчатом диске, кольцевыми направляющими дорожками, в виде канавок как простейшими элементами памяти управления.

На внешнем ободе каждого тарельчатого диска, одинаково ориентированного, например, относительно лопатки и окружности вращения, размещается рычажный механизм последовательного переключения тарельчатого диска от рабочего колеса к наружному диску корпуса роликом, входящим в направляющую кольцевую канавку и переключения тарельчатого диска к рабочему колесу.

Выполнен рычажный механизм в виде корпуса сборки 28, на цилиндрической части которого может поворачиваться в обе стороны подпружиненная синхронизирующая муфта 29, имеющая свободу колебания, например 90о, и выполненный заодно и рядом с ней двухсторонний поворотный кран 30 с переменной площадью открытия и выполненный на рычаге синхронизирующей муфты сегментный зубчатый элемент 31 двух электрических датчиков, например, датчика 32, расположенного в правой стороне рабочего хода, и другого - в левой стороне рабочего хода. Зубцы элемента датчика выполнены с переменной шириной каждого зуба в обе стороны от середины, например, с увеличением количества зубцов к краям сегмента. Через наружную конусную поверхность синхронизирующей муфты 29 и внутреннюю поверхность конуса зубчатого колеса 33 подпружиненного штока 34 осуществляется сцепление с рабочим колесом, управляемое через рычаг качающийся в наружной части тарельчатого диска. Одним плечом коромысла 35 отжимается сцепление. На другом плече рычага закреплен управляющий ролик 36, входящий в кольцевую направляющую канавку диска 27 корпуса, выполненной соосно оси вращения двигателя в двух уровнях по радиусу 37 и 38.

На уровне 37 через сцепление тарельчатый диск соединяется с рабочим колесом, а на уровне 38 тарельчатый диск переходит на соединение с корпусом через управляющий ролик 36 одного рычажного механизма и через управляющий ролик 39 другого рычажного механизма. Каждый ролик через контактную поверхность диска взаимодействует с рычагами 40 и 41, запасая энергию для перехода с дорожки 37 на дорожку 38 сжатием пружин 42 и 43 при работе и сжатием принудительным при остановке двигателя. Контроль окончания полного сжатия воздуха между рабочим поршнем и цилиндром обеспечивается контролирующими штоками 44 и 45, на которых по высоте выполнен косой срез на величину чуть большую радиуса ролика. Штоки 44 и 45 соединяются с центральным штоком 46, передвигаемым рычагом выбора направлений вращения 47. Для осуществления контроля начала рабочего хода только после окончания сжатия воздуха между рабочим поршнем и цилиндром контролирующий ролик 36 под действием кулачка рычага 40 перейдет на уровень 38 направляющей канавки к упору 48, при этом рассоединяется сцепление синхронизирующей муфты, происходит остановка сжимающего тарельчатого диска, а через гибкий поводок 49 проходит через отверстие общей оси 50, закрепленной на салазках к концу рычага 48, с осью колебания 52, закрепленной также на салазках к общей оси 50, и гибкий поводок сдвигает контролирующий шток 45, контролирующий ролик 39 перейдет на уровень дорожки 37 за счет возврата подпружиненного рычага 35, отжимающего сцепление и конец рычага 51, произойдет соединение сцепления синхронизирующей муфты с рабочим колесом.

Аналогично шток 44 гибким поводком 53 связан с рычагом 51.

Для остановки двигателя или холостого вращения рабочего колеса рычаг выбора направления вращения 47 переводится в нейтральное положение и опускается в направляющей 54 салазок диска 27. Управляющие ролики 36 и 39 выйти на рабочий уровень не могут, а за счет инерции могут входить через верхний скос штоков 41 и 45, выполняющих роль храповиков.

Управление рычагами выбора направления вращения автоматизируется пневмоцилиндрами подачей сжатого воздуха в полости цилиндров: вращение против часовой стрелки, например, в полость 55 через канал 56, вращение по часовой стрелке в полость 57 через канал 58 и перевода в нейтральное положение поджатием салазок общей оси 52 подачей сжатого воздуха в полость цилиндра 59 через канал 60, который переводит центральный шток в нейтральное положение через ось 61. А возвращаются салазки с осью 50 в исходное положение пружиной 62.

Топливоподготовительный блок 63 крепится против полости рабочего цилиндра на обеих тарельчатых дисках, к которому закреплена нагревательная свеча 64. Камера 65 выполнена для приема топлива низкого давления имеет свободный поршень 66 с пружиной 67. Топливоприемный канал 68 соединяется с подклапанной зоной 69 обратного клапана 70 с пружиной 71. В днище камеры низкого давления выполнен обратный клапан 72 с пружиной 73 для приема воздуха, где жесткость пружины 71 меньше жесткости пружины 73. Во время нагрузки синхронизирующей муфты 29 на рабочее колесо 26 поступит топливо низкого давления в камеру 65 по каналу 68, далее в подклапанную зону 69 выполненного обратного клапана, то в открывающуюся за счет разряжения полости 74 высокого давления поступит топливо от обратного хода поршня высокого давления 75 от пружины возврата 76. Поршень высокого давления 75 взаимодействует с подпружиненным толкателем 77. Храповик 78 фиксирует окончание сжатия промежуточного толкателя, периодически нажимаемого толкателем 79 другого тарельчатого диска в конце сжатия воздуха в рабочей камере. При верхнем расположении топливоподготовительного блока в полости высокого давления топливо будет собираться внизу, а поступающий воздух - вверху. Для одновременного их поступления к сгоранию из верхней части камеры высокого давления 74 берет начало выполненный воздушный канал 80, который нижней кромкой выходит против регулировочного винта 81 смеси в канале 82 подходящему к боковой стенке цилиндра иглы 83 с пружиной 84, закрывающей выход топлива через форсунку.

Для открытия форсунки шток поршня иглы 83 соединен гибким поводком 85 через ролик 86 с электромагнитной регулируемой зоной задержки открытия, которая выполнена из катушки электромагнита 87, закрепленного в корпусе, и якоря электромагнита 88 и демпфирующей растягивающей пружины 89. При втягивании якоря закрывается форсунка. Пружина не мешает работе храповика. Электромагнитная зона задержки производит включение электромагнита на задержку открытия форсунки в начале рабочего хода и включение электромагнита на закрытие форсунки в конце рабочего, хода для точности регулирования расхода топлива и при остановке двигателя, например при торможении.

На фиг.5 показана синхронизирующая муфта 29 с двусторонней амортизацией пружинами 91 и 92 между выступами. Выступ 93 крепится одним концом в цилиндрической части корпуса сборки рычажного механизма 29, а выступ 94 крепится в синхронизирующей муфте с расположением между ними амортизаторов, например, пружин 91 и 92, воспринимающих плавно нагрузку на рабочее колесо. Чем сильнее будет нагрузка, тем на больший угол отклонится синхронизирующая муфта. При отсутствии нагрузки она отклоняться не будет. Поэтому синхронизирующая муфта совмещена рядом с двухсторонним поворотным краном 30, двухсторонним для возможности работы в реверсе с выполнением на внутренней цилиндрической поверхности двух канавок 95 и 96 переменного сечения с уменьшением их контактной поверхности к середине, а в середине между ними выполнен мостик, перекрывающий топливный канал 97, подводящий топливо низкого давления к двигателю. На валу 28 с обеих сторон от отверстия выполнены канавки постоянного сечения равные по ширине отверстию канала 97 и соединяющиеся между собой с каналом 68 топливоподготовительного блока 63. При таком исполнении чем больше будет отклоняться синхронизирующая муфта с краном, тем больше будет поступать топлива. В случае необходимости ступенчатого изменения скорости аналогично выполняются несколько кранов равных необходимому количеству ступеней скорости. Такое же количество каналов идет по тарельчатому диску, и такое же количество канавок в опорной втулке на валу двигателя.

На наружной цилиндрической части симметрично относительно выступов 93 и 94 крепится сегментный, например, зубчатый элемент 31 электрического датчика 32, закрепленного на корпусе двигателя. Зубцы выполнены с переменной шириной, начиная от середины, например, с уменьшением ширины, и тогда чем больше будет отклоняться муфта, тем большее количество зубцов пройдет через датчик, в момент нагрузки формирующего сигнал управления, например электромагнитными клапанами воздушного аккумулирования и запуска двигателя рабочей камеры 10 через воздухоподводящие каналы 95 неподвижного вала 1 через отверстия 96 и 97 к кольцевым канавкам 98 и 99, выполненным на внутренней цилиндрической части опорной втулки каждого тарельчатого диска с угловым размером меньшим угла полного захода поршня в цилиндр относительно корпуса перед началом рабочего хода и сообщающейся срединой канавки с отверстием вала 96 или 97. Оба отверстия 96 и 97 выполняются на одной прямой, параллельной оси двигателя, а кольцевые канавки каналами в стенке тарельчатых дисков соединяются с рабочей камерой цилиндров.

Аналогично выполняется подвод топлива от вала 1 через опорные втулки к каналу 97 двухстороннего поворотного крана. Воздушный канал вала 95 подводится к электромагнитному крану 98 низкого давления и электромагнитному крану 99 высокого давления. От крана низкого давления 98 сжатый воздух поступает в преобразователь 100 низкого давления в высокое, выполненный например, поршневым. От преобразователя 100 через обратный клапан 101 воздух высокого давления накапливается в аккумуляторе 102, от которого через электромагнитный кран 99 может по каналу вала 95 вновь поступить в двигатель, например для его запуска.

Электромагнитный кран 103 выбирает вращение двигателя, например, вправо, подавая воздух по каналу 56 в полость цилиндра 55. Электромагнитный кран 104 выбирает противоположное направление вращения, подавая воздух в полость цилиндра 57 по каналу 58. Электромагнитный кран 105 подачей сжатого воздуха в полость цилиндра 59 по каналу 60 переводит рычаг выбора направления в нейтральное положение при остановке двигателя или накате. На фиг.10 показан пример выполнения сцепления, выполненного на двух конических поверхностях у наружной синхронизирующей муфты 29 и внутренней зубчатого колеса 33, выполненного в виде шариков 107, расположенных рядами по окружности наружного конуса синхронизирующей муфты, закладываемых каждый в свое сферическое углубление и удерживаемое от выпадения сепаратором 108. На внутреннюю коническую поверхность зубчатого колеса, выполненную с кольцевыми волнами с полупериодом, равным расстоянию между рядами шариков, надевается конусный чехол 109 из амортизационного материала, с наружной стороны покрытый фрикционным материалом, а с внутренней стороны, обращенной к шарикам, покрыт антифрикционным материалом или смазкой.

Высота волн равна высоте амортизации на глубину углубления каждого шарика при передаче усилия.

Пластинчатое уплотнение, например, для прямоугольных поршней, составляется из П-образных пластин 110, закладываемых в прорези поршня. В местах пересечений их толщина уменьшена на половину.

Каждая пластина изнутри имеет прорезь 111, не сквозную с одной стороны, в которую закладывается плоская омега-образная, как сверху так и снизу, проволочная, например, многовитковая пружина 112, амортизирующая как к стенке цилиндра, так и вдоль прорези в одну сторону. Каждая пластина удерживается от выпадания штифтами 113, проходящими через отверстия штифтов на величину амортизации пластин.

На всех плоскостях пластин выполнены заходные фаски.

Работает двигатель следующим образом (например при вращении против часовой стрелки).

Перед окончанием полного сжатия между цилиндром 9 и поршнем 4, толкатель 79 через промежуточный шток 77 сжимает топливо и воздух поршнем высокого давления 75. После окончания сжатия будет поднят поршень с иглой 83 при повороте храповика 78, закрывающим отвод промежуточного штока 77 и топливо начнет поступать в камеру сгорания 10. Перед окончанием сжатия через контактный диск управляющего ролика 36 сжатой пружиной 42, кулачком рычага 40 усиливается давление на ролик 36 и при окончании дорожки на уровне 37 канавки ролик 36 переходит на дорожку 38, рычаг 35 отклоняется на величину перехода ролика с одной дорожки на другую, осуществляется отключение сцепления тарельчатого диска от рабочего колеса и поджатие его к неподвижному упору 48 корпуса. При равенстве затраченной энергии на сжатие воздуха и кинетической энергии тарельчатого диска переход к упору будет очень мягким. Передвинувшись, рычаг 51 через гибкий поводок 49 отодвинет предохранительный шток 45 вправо, и ролик 39 под действием отжимающей пружины рычага сцепления (аналогичного рычагу 35 другого тарельчатого диска, параллельного воздействию плеча рычага 54) перейдет на дорожку 37, соединится сцепление рабочего зубчатого колеса через синхронизирующую муфту с тарельчатым диском. В рабочую камеру начнет впрыскиваться топливо и начнет производится рабочий ход. Соединение с рабочим колесом будет плавным за счет синхронизирующей муфты. По окончании сжатия тарельчатый диск с поршнем 4, цилиндром 5, лопаткой 3 станет неподвижным, его ролик 36 будет прижат к упору 48, а поршень 8, цилиндр 9 и лопатка 7 будут двигаться за счет сгорания топлива, и между лопатками 3 и 7 будет создаваться разряжение, так как выхлопной обратный клапан 23 будет закрыт. Прежде чем цилиндр 9 отойдет от поршня 4, его поршень 8 войдет в цилиндр и начнет сжимать воздух, который поступил из всасывающего коллектора 19 через боковое окно тарельчатого диска 14. После окончания рабочего хода цилиндр 9 полностью выйдет из поршня 4 и отработанные газы выхлопнуться в разреженное пространство вспомогательной камеры 11, через боковое окно тарельчатого диска 13, через коллектор 22 и выхлопной канал 23 газы выйдут из двигателя. Рабочее колесо за счет инерции через зубчатое зацепление будет вести дальнейшее сжатие воздуха в цилиндре 5, сдвигая его до упора, а ролик 39 займет положение ролика 36. За время рабочего хода в топливоподготовительном блоке будет выдавлена рабочая смесь из полости высокого давления 74, кулачок 90 займет крайнее левое положение, отодвинув храповик 78 из зацепления, освободится промежуточный шток 77, под действием пружины 76 поршень высокого давления обратным ходом создаст разряжение в полости высокого давления 74. Вначале откроется обратный клапана 70, топливо из полости приемного цилиндра 65 поступит в полость высокого давления. Наполнение полости приемного цилиндра происходило в предыдущем такте, т.е. в момент начала рабочего хода. Автоматическая регулировка подачи топлива достигается на каждом обороте. При сжатии воздуха в цилиндре 5 поршнем 8 начнут двигаться оба тарельчатых диска, один - ведомый рабочим колесом, другой - сжимаемый воздухом и коллекторы с неподвижными отверстиями 19 и 22 не будут совпадать с окнами тарельчатых дисков 13 и 14 во вспомогательной камере сжимается оставшийся воздух, часть его поступит во всасывающий коллектор. Коллектор закроет обратный всасывающий клапан, создаст избыток давления, которой потом будет использоваться для наполнения рабочего цилиндра остановившегося против всасывающего коллектора, а часть сжатого воздуха выйдет через выхлопной канал.

После выхода отработанных газов вспомогательная камера 11 займет положение вспомогательной камеры 12 в этот момент в ней будет создаваться разряжение и при совпадении бокового окна 15 всасывающего коллектора 19 откроется обратный клапан, и воздух поступит во вспомогательную камеру. Далее цикл повторится. Аналогично двигатель может работать как пневмомотор от поступления воздуха от аккумулятора.

Остановка двигателя сопровождается подготовкой двигателя для его запуска. Для этого ролики 36 и 37 обоих рычажных механизмов должны остановиться в направляющей канавке 38 корпуса двигателя в диске 27. Поэтому при остановке одновременно выключается цилиндр выбора направления вращения 55 или 57, включается электромагнитная зона задержки открытия иглы форсунки, включается цилиндр 59 перевода рычага в нейтральное положение поджимающих оба рычага 40 и 41 и оба штока 44 и 45 будут работать как храповики за счет выхода из канавки на величину оставляющих просвет, чуть меньший радиуса роликов 36 и 37, пропускающих ролики и удерживающих их там до начала пуска.

Операция остановки может производиться вручную. Пуск производится в обратном направлении, только в рабочую камеру подается сжатый воздух из аккумулятора.

Выполнение роторного двигателя с функциональными элементами трансмиссии сцепления, дифференциала, коробки передач с реверсом стартера, изменение направления движения вплоть до разворота на одном месте при расположении движителей в двух колеях, т.е. всех элементов трансмиссии, кроме тормоза, при небольшом весе двигателя позволяют устанавливать двигатель непосредственно к движителю, например к ободу колеса и использовать возможность аккумулирования энергии на холостом ходу. Это значительно упрощает конструкцию транспортного средства.

Вынесение всех дополнительных элементов, рычажного механизма с сцеплением синхронизирующей муфты, топливоподготовительного блока на наружный диаметр уменьшает силовые моменты воздействия, что позволяет снизить их вес. Двигатель обладает удобством обслуживания за счет блочной системы элементов, большим диапазоном автоматического регулирования подачи топлива с дополнительным приемом воздуха в топливоподготовительный блок, позволяет использовать низкие сорта топлива и компьютеризировать работу транспортного средства вплоть до вождения, от запуска до остановки.

Формула изобретения

1. РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ преимущественно для установки в колесах транспортного средства, содержащий неподвижный полый вал корпуса, рабочее колесо, кольцевые цилиндрические камеры, установленные с вращением на одной оси с двигателем, впускные и выпускные клапаны, топливоподготовительный блок и уплотнения, отличающийся тем, что он выполнен из двух тарельчатых дисков, образующих герметичную полость и установленных с вращением друг за другом на двух опорных втулках с формированием внутри каждого тарельчатого диска ротора, рабочей камеры цилиндра и поршня, постоянно взаимовходящими друг в друга за счет герметизированной лопатки опорной втулки по всей ширине герметизированной полости и кольцевого блока, посаженного серединой на лопатку, а между лопатками образованы две дополнительные камеры соответственно для выхода отработанных газов и поступления воздуха через боковые кольцевые окна тарельчатых дисков, выполненных под серединой цилиндров в верхней части через коллекторы, расположенные на двух боковых пластинах корпуса, прижатых к тарельчатым дискам, и объединенных через полый вал с выхлопным и всасывающим выходами через обратный клапан в момент остановки одного из тарельчатых дисков переключателями рычажного типа, установленными на внешней стороне каждого тарельчатого диска по окружности, соосной с осью двигателя, связанного через сцепление и синхронизирующую муфту с зубчатым колесом на стороне рабочего колеса для переключения последнего на зубчатое колесо или корпус, а также снабжен запоминающим устройством с упорными элементами фиксации, расположенным на внешней цилиндрической части каждого тарельчатого диска напротив рабочей камеры топливоподготовительного блока с форсункой, закрываемой иглой и имеющей толкатель, работающий от набегающего диска, выполненного с каналами подвода топлива к поворотному крану синхронизирующей муфты и воздушным каналам рабочей камеры через вал корпуса и канавки опорной втулки тарельчатых дисков, при этом поршни выполнены с пластинчатыми уплотнениями.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе, посаженном на тарельчатый диск на оси, параллельной оси двигателя, пропущен подпружиненный вращающийся шток, на одном конце которого выполнено зубчатое колесо, входящее в зацепление с зубчатым колесом рабочее колесо, движущееся вдоль зубцов для рассоединения сцепления от двустороненней поворотной синхронизирующей муфты с двусторонним амортизированием, а на другом конце вращающегося штока в корпусе тарельчатого диска выполнен рычаг, колеблющийся вдоль оси двигателя, один конец которого подпружинен и воздействует на шток для рассоединения сцепления, а другой конец рычага роликом введен в направляющую канавку диска корпуса, выполненную по окружности, соосной с осью вращения двигателя в двух уровнях по радиусу, выполняющего роль памяти переключения, в концах одного уровня выполнены упоры для остановки тарельчатых дисков при рассоединенном сцеплении, а на другом уровне - для соединения через сцепление тарельчатого диска с рабочим колесом для рабочего хода и сжатия воздуха в рабочем цилиндре с переводом контролирующего и управляющего механизма переключения управляющего ролика с одного уровня на другой.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что контролирующее устройство выполнено в виде двух управляющих штоков, подпружиненных между собой через центральный шток, шарнирно соединенный с рычагом выбора направления вращения и расположенных в продолжении направления канавки на уровне движения рабочего хода против канавки уровня их остановки, сдвигающим оба штока в сторону направления движения, для открытия одним штоком входа управляющего ролика и запирание другим штоком выхода другого управляющего ролика до окончания сжатия воздуха в рабочем цилиндре, а при остановке и установки обоими штоками управляющих роликов скосами штоков и поджимаемыми через пружины рычагом выбора направления вращения в нейтральном положении при остановке или холостом ходу.

4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что синхронизирующая муфта совмещена с двусторонним поворотным краном с переменной площадью открытия топливоподводящего канала низкого давления с увеличением площади в обе стороны, начиная от мостика полного закрытия, на наружной подвижной части которого закреплен элемент электрического датчика, выполненного в виде сегмента с зубцами с переменным шагом, с увеличением зубцов от середины к краю сегмента, входящего в электрический датчик в момент нагрузки синхронизирующей муфты с количеством зубцов, пропорциональным нагрузке синхронизирующей муфты на рабочее колесо, для получения электрического сигнала на управление двигателем и использования поворотного крана для автоматической регулировки подачи топлива до полного закрытия при отсутствии нагрузки.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в топливоподготовительном блоке выполнен приемный цилиндр топлива с подпружиненным свободным поршнем с сообщением приемного цилиндра через обратный клапан с закрывающей пружиной, установленные в днище цилиндра высокого давления с сообщением приемного цилиндра с полостью высокого давления, из нижней части которого отходит канал жидкого топлива на форсунку с иглой, перекрывающей канал боковой стенкой поршня иглы, в днище полости приемного цилиндра выполнен также обратный клапан, соединяющей с воздухом с закрывающей пружиной с усилием сжатия большим, чем усилие сжатия пружины клапана цилиндра высокого давления, поршень высокого давления через пружину связан с промежуточным толкателем, закрывающимся храповиком после окончания сжатия набегающим тарельчатым диском и освобождающимся кулачком штока поршня высокого давления после окончания впрыска, для смеси воздуха с топливом в верхней части днища цилиндра высокого давления выполнено начало канала и подводящего воздух в канал форсунки нижней кромкой против регулировочного винта смеси топлива с воздухом, а открывается форсунка выполненным гибким поводком от штока форсунки через ролик и электромагнитную зону задержки от рычага храповика после окончания сжатия топлива и воздуха, а электромагнитная схема задержки выполнена из катушки электромагнита, закрепленной в корпусе и якоря электромагнита, соединенного с форсункой, и демпфирующей пружины, соединенной одним концом с якорем, а другим концом - с рычагом храповика.

6. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что уплотнение выполнено из прямоугольных пластин, в местах пересечений пластин, уменьшенных наполовину, выполнены изнутри каждой пластины односторонние прорези, в которые заложена плоская проволочная пружина, выполненная из -образных снизу и сверху витков, а от выпадения пружины фиксированы штифтами в отверстиях пластин диаметром, большим диаметра шрифтов на величину амортизации.

7. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что сцепление между зубчатым колесом рычажного механизма тарельчатого диска с синхронизирующей муфтой выполнено на двух конических поверхностях наружной синхронизирующей муфты и внутренней зубчатого колеса в виде шариков, расположенных по окружности наружного конуса синхронизирующей муфты, закладываемых каждый в свое сферическое углубление и удерживаемых от выпадения сепаратором, а на внутренней конической поверхности зубчатого колеса, выполненной с кольцевыми волнами с полупериодом, равным расстоянию между кольцевыми шариками, смонтирован конусный чехол из амортизационного материала с наружной поверхностью, покрытой фрикционным материалом, с внутренней с антифрикционным покрытием или смазкой, с высотой кольцевых волн, большей величины амортизации при углублении каждого шарика при передаче усилия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в мотор-колесах транспортных средств

Изобретение относится к устройствам для повышения проходимости преимущественного прицепных сельскохозяйственных транспортных машин

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в мотор-колесах транспортных средств

Изобретение относится к машиностроению , а именно к транспортным средствам

Изобретение относится к транспортному машиностроению, и может быть использовано в шасси самоход ного аппарата

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве транспортных средств, питающихся от солнечных батарей или аккумуляторов

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах горных, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машин

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства

Изобретение относится к наземному транспорту и может быть использовано в качестве колеса или ведущей звездочки в ходовой части колесных или гусеничных машин

Изобретение относится к электротехнике, а именно, к торцевым электрическим машинам с короткозамкнутыми роторами или постоянными магнитами и двумя статорами и может найти применение в электроприводе промышленных роботов, транспорте, робокарах или в электрокарах и электромобилях

Изобретение относится к приводным устройствам для передвижных средств, и может быть использовано при изготовлении роликовых платформ, инвалидных колясок и комплектующих их приводных мотор-колес

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника энергии для электропривода

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве мотор-колеса транспортных средств

Изобретение относится к транспортному средству, приводимому в движение мышечной силой, в частности к креслам-коляскам

Изобретение относится к области энергомашиностроения

Роторный двигатель внутреннего сгорания, как сделать мотор колесо, направляющая диска сцепления, чехол для якоря

Наверх